專利名稱：用于磁性/非磁性/磁性多層薄膜的核心復(fù)合膜及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，具體地說(shuō)是涉及一種用于磁性/非磁性/磁性多層薄膜的核心復(fù)合膜，特別是一種具有巨磁電阻效應(yīng)或隧穿磁電阻效應(yīng)的LB膜結(jié)構(gòu)的核心復(fù)合膜，及其在自旋閥傳感器和磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器上的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
作為磁電阻自旋閥傳感器的磁感應(yīng)單元或者磁電阻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(Magnetoresistive Random Access Memory，以下簡(jiǎn)稱MRAM)的存儲(chǔ)單元可由三層到數(shù)十層的磁性和非磁性薄膜組成，其中磁性和非磁性多層薄膜中至少包含這樣的一個(gè)核心復(fù)合膜，其類似于“三明治”的三層結(jié)構(gòu)被釘扎磁性層/隔離層/自由磁性層(如圖1所示)。其中，隔離層為非磁性材料，介于兩個(gè)磁性材料層之間，其厚度很小，一般介于0.5nm與5.0nm之間。兩個(gè)磁性材料層中有且僅有一層的磁化強(qiáng)度的方向被外界某層或數(shù)層的材料所固定，即稱作為“被釘扎磁性層”，該被釘扎磁性層不能在小的外磁場(chǎng)作用下隨意變化。兩個(gè)磁性材料層中的另外一層為自由磁性層，其磁化強(qiáng)度的方向可在小的外磁場(chǎng)作用下發(fā)生變化。以這樣的核心復(fù)合膜作為存儲(chǔ)單元，當(dāng)兩個(gè)磁性材料層的磁化強(qiáng)度的方向相同時(shí)，存儲(chǔ)單元表現(xiàn)出低的電阻狀態(tài)；而當(dāng)兩個(gè)磁性材料層的磁化強(qiáng)度的方向相反時(shí)，存儲(chǔ)單元?jiǎng)t表現(xiàn)出高的電阻狀態(tài)。當(dāng)兩個(gè)磁性材料層的磁化強(qiáng)度的方向呈現(xiàn)一定角度，如90度，單元磁阻值與外磁場(chǎng)呈現(xiàn)一定的函數(shù)關(guān)系，可作為磁場(chǎng)或磁場(chǎng)梯度的度量。因此，存儲(chǔ)單元存在著兩個(gè)穩(wěn)定的電阻狀態(tài)，通過(guò)改變存儲(chǔ)單元中自由磁性層相對(duì)于被釘扎磁性層的磁化強(qiáng)度的方向，即可使之記錄信息；而通過(guò)檢測(cè)存儲(chǔ)單元的電阻狀態(tài)，即可獲取其保存的信息。
目前通常采用的用于磁性/非磁性/磁性多層薄膜的核心復(fù)合膜中，其兩個(gè)磁性層材料一般由Fe、Co、Ni等磁性金屬及其合金材料、磁性半導(dǎo)體材料、半金屬材料等構(gòu)成。釘扎材料一般使用Fe-Mn、Ni-Mn、Pt-Mn、Ir-Mn、PtCr、CoO、NiO等反鐵磁材料或者人工多層膜復(fù)合釘扎材料(如Co/Ru/Co、Co/Cu/Co等)等構(gòu)成。自由磁性層和被釘扎磁性層因要求不同厚度會(huì)有所變化，也有采用人工釘扎的方法。隔離層一般使用Cu、Cr、Ru等金屬導(dǎo)電材料，或者采用絕緣(勢(shì)壘)材料或半絕緣材料。例如，自旋閥型巨磁電阻(GMR)多層膜是采用金屬導(dǎo)電材料作為隔離層，磁電阻異質(zhì)結(jié)材料是采用半導(dǎo)體材料作為隔離層，磁性隧道結(jié)(MTJ)是采用絕緣材料作為隔離層。
隔離層的質(zhì)量是影響器件性能的關(guān)鍵因素。例如，影響磁性隧道結(jié)性能的關(guān)鍵所在是其勢(shì)壘層(即隔離層)的質(zhì)量，勢(shì)壘層的好壞直接影響到隧道結(jié)磁電阻比值(TMR)的大小以及電阻與結(jié)區(qū)面積的積矢(RA)的大小，而這兩項(xiàng)指標(biāo)與MTJ能否用于磁性隧道結(jié)自旋閥傳感器和MRAM的記憶單元密切相關(guān)。
目前在制備磁電阻傳感器和MRAM磁性隧道結(jié)記憶單元中，較為常用的是以Al2O3和MgO等金屬氧化物材料作為勢(shì)壘層材料，采用常規(guī)的方法制備的厚度在1nm左右的勢(shì)壘層，很難在大面積范圍內(nèi)保持均勻性和一致性，使得成品率低而生產(chǎn)成本居高不下，因此制約了磁電阻傳感器和MRAM的發(fā)展和生產(chǎn)。為解決這一問(wèn)題，需要巨額投入和采用大型的先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備，才能在生產(chǎn)和加工過(guò)程中來(lái)大面積制備高質(zhì)量超薄金屬氧化物勢(shì)壘層。
LB膜技術(shù)是一種在分子水平上制備有序分子超薄膜的先進(jìn)技術(shù)，其工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、可以大面積制備高質(zhì)量的均勻性和一致性很好的分子薄膜。LB膜技術(shù)使人們可以對(duì)分子進(jìn)行有計(jì)劃的多層次的排列與組合，形成厚度可控的有序的薄膜，然后再進(jìn)一步構(gòu)建各種分子器件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)制備的用于磁性/非磁性/磁性多層薄膜的核心復(fù)合膜很難在大面積范圍內(nèi)保持均勻性和一致性、使得成品率低而生產(chǎn)成本居高不下的缺陷，從而提供一種可在大面積范圍內(nèi)保持均勻性和一致性的用于磁性/非磁性/磁性多層薄膜的核心復(fù)合膜。
本發(fā)明的目的是通過(guò)如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供一種用于磁性/非磁性/磁性多層薄膜的核心復(fù)合膜，其包括自由磁性層、隔離層和被釘扎磁性層，所述的隔離層為L(zhǎng)B膜層。
該LB膜層是通過(guò)垂直提拉法、水平附著法、亞相降低法、單分子層掃動(dòng)法、或擴(kuò)散吸附法沉積在被釘扎磁性層表面的。根據(jù)所需要的器件的特性，該LB膜層可以是單組分的單層膜或多層膜，也可以是具有多功能的混合多組分的單層膜或多層膜。
所述的隔離層的LB膜層的材料特性(包括磁特性及導(dǎo)電特性)根據(jù)需要可以為具有絕緣的、導(dǎo)電的、或有半導(dǎo)體性質(zhì)的材料組成的有機(jī)膜。
所述的絕緣的材料包括硬脂酸(C17H35COOH)、羥基二硬脂酸鐵、硬脂酸銀、硬脂酸隱花菁、硬脂酸香豆素、酸性硬脂酸鐵、十八烯酸、溴代十六烷基三甲銨。
所述的絕緣的材料包括脂肪醇(CnH2n+1OH)、脂肪酯(CnH2n+1COOR)、脂肪酰胺(CnH2n+1CONH2)、脂肪烷基腈(CnH2n+1C≡N)、或脂肪酸CF3(CF2)7(CH2)nCOOH，其中n＝2，4，或6。
所述的絕緣的材料還包括簡(jiǎn)單取代芳香化合物及功能配合物，所述的簡(jiǎn)單取代芳香化合物包括對(duì)位取代的苯衍生物R-C6H6-X，其中R為C18H37，C16H33，C14H29，OC18H37，或NHC18H37；X為NH2，OH，COOH，NHNO2；所述的功能配合物包括β-二酮稀土配合物，二氮雜芴酮，8-羥基喹啉，鄰苯二腈銅，膽紅素，血紅素，和硫辛酸酯。
所述的絕緣的材料還包括聚乙烯類([-CH2-CH2-]n)、聚丙烯類(C3H6)n、聚甲基丙烯脂類、聚丁二烯類、聚乙酸乙脂類等兩親聚合物，聚(3-烷基噻吩)和聚酰亞胺等非兩親聚合物。
所述的絕緣的材料還包括富勒烯、卟啉、或酞菁、磷脂類化合物、色素、肽和蛋白質(zhì)；所述的磷脂類化合物為磷脂酰乙醇胺或磷脂酰膽堿；所述的色素為鐵卟啉、葉綠素色素、或類胡蘿卜素；所述的其它生物分子包括紫膜和大豆磷脂。
所述的導(dǎo)電的材料包括具有兩親性質(zhì)的電荷轉(zhuǎn)移化合物、基于聚吡咯骨架的兩親共軛聚合物、聚合噻吩、或聚乙炔；所述的具有兩親性質(zhì)的電荷轉(zhuǎn)移化合物包括TTF(四硫代富瓦烯)-TCNQ(7，7’，8，8’-四氰基二亞甲基苯醌)、(TMTSF)2(PF)2和過(guò)渡金屬配合物M(dmit)2(M＝Ni，Pb，Pt，Au)；所述的聚合噻吩為聚3-已基噻吩或聚3-辛基噻吩。
所述的半導(dǎo)體的材料包括TiO2/熒光素、SnO2/花生酸、或摻雜ZnS。
本發(fā)明提供一種制備上述只有中間隔離層(功能層)為L(zhǎng)B有機(jī)超薄膜的用于磁性/非磁性/磁性多層薄膜的核心復(fù)合膜的方法，具體包括如下步驟先在高真空下利用磁控濺射、電子束蒸發(fā)、分子束外延、激光脈沖沉積、離子束輔助沉積、或化學(xué)氣相沉積等常規(guī)方法生長(zhǎng)下部電極層和底部各層，其結(jié)構(gòu)為種子層/導(dǎo)電層/過(guò)渡層/反鐵磁釘扎層/被釘扎磁性層；然后在超凈環(huán)境下采用垂直提拉法、水平附著法、亞相降低法、單分子層掃動(dòng)法、或擴(kuò)散吸附法制備高分子有機(jī)LB膜作為隔離層；最后在高真空下利用磁控濺射、電子束蒸發(fā)、分子束外延、激光脈沖沉積、離子束輔助沉積、或化學(xué)氣相沉積等常規(guī)方法生長(zhǎng)上部各層自由磁性層/過(guò)渡層/導(dǎo)電層/保護(hù)層等。
樣品生長(zhǎng)完畢后，采用紫外曝光或電子束曝光，配合離子束刻蝕得到需要的有一定形狀和尺寸大小的樣品單元，該復(fù)合磁性多層膜的單元可以用于磁敏感、電敏感、光敏感、或氣敏感探測(cè)器的器件單元或磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)的存儲(chǔ)單元。
將上述只有中間隔離層(功能層)為L(zhǎng)B有機(jī)超薄膜的核心復(fù)合膜用于磁性/非磁性/磁性多層薄膜時(shí)，其周期可從2到所需的周期數(shù)。使用上述方法周期性重復(fù)，即可得到。例如一種代表性結(jié)構(gòu)為種子層/導(dǎo)電層/過(guò)渡層/反鐵磁釘扎層/[被釘扎磁性層/LB膜隔離層/自由磁性層]n/過(guò)渡層/導(dǎo)電層/保護(hù)層等，其中n＝2，3，4，……)。
本發(fā)明提供另一種用于磁性/非磁性/磁性多層薄膜的核心復(fù)合膜，其核心結(jié)構(gòu)包括自由磁性層、隔離層和被釘扎磁性層，所述的自由磁性層、隔離層和被釘扎磁性層均為L(zhǎng)B膜層；其中被釘扎磁性層和自由磁性層的LB膜層為有磁性的材料組成的有機(jī)膜；隔離層的LB膜層為絕緣的、導(dǎo)電的、或有半導(dǎo)體性質(zhì)的材料組成的有機(jī)膜。
所述的磁性的材料包括硬脂酸錳、二茂鐵、或γ-Fe2O3超微粉/硬脂酸。
所述的隔離層的LB膜層的絕緣的、導(dǎo)電的、或有半導(dǎo)體性質(zhì)的材料同前所述。
本發(fā)明提供一種制備上述核心三明治結(jié)構(gòu)均為L(zhǎng)B有機(jī)超薄膜的用于磁性/非磁性/磁性多層薄膜的核心復(fù)合膜的方法，具體包括如下步驟先在高真空下利用磁控濺射、電子束蒸發(fā)、分子束外延、激光脈沖沉積、離子束輔助沉積、化學(xué)氣相沉積等常規(guī)方法在襯底上沉積或生長(zhǎng)種子層/導(dǎo)電層/過(guò)渡層/反鐵磁釘扎層；然后在超凈環(huán)境下采用垂直提拉法、水平附著法、亞相降低法、單分子層掃動(dòng)法、或擴(kuò)散吸附法依次制備高分子有機(jī)LB膜作為被釘扎磁性層、隔離層和自由磁性層；最后在高真空下利用磁控濺射、電子束蒸發(fā)、分子束外延、激光脈沖沉積、離子束輔助沉積、或化學(xué)氣相沉積等常規(guī)方法來(lái)沉積和生長(zhǎng)上部多層膜頂電極，其結(jié)構(gòu)為過(guò)渡層/導(dǎo)電層/保護(hù)層。
樣品生長(zhǎng)完畢后，采用紫外曝光或電子束曝光，配合離子束刻蝕得到需要的有一定形狀和尺寸大小的樣品單元，該復(fù)合磁性多層膜的單元可以用于磁敏感、電敏感、光敏感或氣敏感探測(cè)器的器件單元或磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)的存儲(chǔ)單元；或直接采用自適配、自組裝方法構(gòu)成所需要的功能單元，制得傳感器及存儲(chǔ)器單元。
將上述核心三明治結(jié)構(gòu)均為L(zhǎng)B有機(jī)超薄膜的核心復(fù)合膜用于磁性/非磁性/磁性多層薄膜時(shí)，其周期可從2到所需的周期數(shù)。使用上述方法周期性重復(fù)，即可得到。例如一種代表性結(jié)構(gòu)為種子層/導(dǎo)電層/過(guò)渡層/反鐵磁釘扎層/被釘扎磁性層/[LB膜隔離層/自由磁性層]n/過(guò)渡層/導(dǎo)電層/保護(hù)層等，其中n＝2，3，4，……)。
本發(fā)明提供一種上述用于磁性/非磁性/磁性多層薄膜的核心復(fù)合膜在磁電阻自旋閥傳感器上的應(yīng)用，其可構(gòu)成磁電阻自旋閥傳感器的磁感應(yīng)單元。該磁感應(yīng)單元的核心層為本發(fā)明提供的用于磁性/非磁性/磁性多層薄膜的核心復(fù)合膜，其隔離層由有序的導(dǎo)電或絕緣的有機(jī)超薄膜(LB膜)構(gòu)成，自由磁性層的易軸方向與被釘扎磁性層的易軸方向根據(jù)器件特性要求互相垂直、或呈一定角度。四個(gè)相同的磁感應(yīng)單元構(gòu)成惠斯通電橋，以提高靈敏度。
本發(fā)明提供一種上述用于磁性/非磁性/磁性多層薄膜的核心復(fù)合膜在磁電阻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(簡(jiǎn)稱MRAM)上的應(yīng)用，其可做為MRAM的記憶單元，該記憶單元包括一磁性薄膜存儲(chǔ)單元，其核心層為本發(fā)明提供的“三明治結(jié)構(gòu)”的用于磁性/非磁性/磁性多層薄膜的核心復(fù)合膜，即由兩層磁性材料層以及介于兩磁層之間的LB膜隔離層構(gòu)成，利用其自由磁性層相對(duì)被釘扎磁性層的平行或反平行的兩種磁化狀態(tài)來(lái)記錄和存儲(chǔ)信息。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)益之處在于1、本發(fā)明使用LB膜技術(shù)制備用于磁性/非磁性/磁性多層薄膜的核心復(fù)合膜的各層，可以大面積制備高質(zhì)量的均勻性和一致性很好的分子薄膜，其工藝簡(jiǎn)單，成本低廉。
2、本發(fā)明把常規(guī)自旋電子學(xué)材料和有機(jī)材料結(jié)合起來(lái)制備磁電阻傳感器，不僅具備常規(guī)磁電阻傳感器的特點(diǎn)，如電敏感和磁敏感，而且還可能同時(shí)具有光發(fā)射和光吸收等光敏感以及氣敏感等功能。
3、利用LB有機(jī)膜替代傳統(tǒng)的隔離層和磁性層，使得器件更輕、更薄、更便于攜帶，以及更容易加工成集成度高、價(jià)格低廉的器件。
4、利用LB有機(jī)膜替代傳統(tǒng)的金屬氧化物隔離層和全金屬磁性層以及其它導(dǎo)電層和電極，可以制備全LB有機(jī)膜構(gòu)成的材料，可以發(fā)展新一代的全LB有機(jī)膜組成的新型功能器件。


圖1為實(shí)施例18制備的核心復(fù)合膜為勢(shì)壘層的磁性隧道結(jié)單元在室溫下的磁場(chǎng)響應(yīng)曲線。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1先在高真空下利用磁控濺射方法依次生長(zhǎng)下部電極層和底部各層，其結(jié)構(gòu)為Ta(5nm)/Cu(20nm)/Ni-Fe(5nm)/Ir-Mn(10nm)/Co-Fe-B(4nm)；然后在超凈環(huán)境下采用垂直提拉法制備硬脂酸(C17H35COOH)LB膜作為隔離層；最后在高真空下利用磁控濺射方法依次生長(zhǎng)上部各層Co-Fe-B(4nm)/Ni-Fe(5nm)/Cu(20nm)/Ta(5nm)。
樣品生長(zhǎng)完畢后，采用紫外曝光，配合離子束刻蝕得到需要的有一定形狀和尺寸大小的樣品單元，該復(fù)合磁性多層膜的單元可以用于磁敏感、電敏感、光敏感、或氣敏感探測(cè)器的器件單元或磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)的存儲(chǔ)單元。
實(shí)施例2先在高真空下利用磁控濺射方法依次生長(zhǎng)下部電極層和底部各層，其結(jié)構(gòu)為Ta(5nm)/Cu(20nm)/Ni-Fe(5nm)/Ir-Mn(10nm)/Co-Fe(4nm)/Ru(0.9nm)/Co-Fe(4nm)；然后在超凈環(huán)境下采用垂直提拉法制備脂肪酸[CH3(CH2)14COO]2Cd LB膜作為隔離層；最后在高真空下利用磁控濺射方法依次生長(zhǎng)上部各層Co-Fe(4nm)/Ru(0.9nm)/Co-Fe(4nm)/Cu(20nm)/Ta(5nm)。
樣品生長(zhǎng)完畢后續(xù)工作與實(shí)施例1類似，在此省略。
實(shí)施例3～13按實(shí)施例1和2的方法，制備不同LB膜作為中間隔離層(功能層)的用于磁性/非磁性/磁性多層薄膜的核心復(fù)合膜，其LB膜的種類及性質(zhì)列于表1。
表1、

實(shí)施例14先在高真空下利用磁控濺射方法依次生長(zhǎng)下部電極層和底部各層，其結(jié)構(gòu)為Ta(5nm)/Cu(20nm)/Ni-Fe(5nm)/Ir-Mn(10nm)/；然后在超凈環(huán)境下采用垂直提拉法制備硬脂酸錳作為被釘扎磁性層，再在其上生長(zhǎng)一層硬脂酸(C17H35COOH)LB膜作為隔離層；然后再生長(zhǎng)一硬脂酸錳作為磁性自由層；最后在高真空下利用磁控濺射方法依次生長(zhǎng)上部各層Cu(20nm)/Ta(5nm)。
實(shí)施例15先在高真空下利用電子束蒸發(fā)方法依次生長(zhǎng)下部電極層和底部各層，其結(jié)構(gòu)為Ta(5nm)/Cu(20nm)/Ni-Fe(5nm)/Pt-Mn(10nm)/；然后在超凈環(huán)境下采用垂直提拉法制備二茂鐵作為被釘扎磁性層，再在其上生長(zhǎng)一層4-十八烷基苯胺LB膜作為隔離層；然后再生長(zhǎng)一層二茂鐵作為磁性自由層；最后在高真空下利用電子束蒸發(fā)方法依次生長(zhǎng)上部各層Cu(20nm)/Ta(5nm)。
實(shí)施例16首先在高真空下利用激光脈沖沉積方法依次生長(zhǎng)下部電極層和底部各層，其結(jié)構(gòu)為Ta(5nm)/Cu(20nm)/Ni-Fe(5nm)/Fe-Mn(10nm)/Co-Fe-B(4nm)；然后在超凈環(huán)境下采用垂直提拉法制備一層脂肪酸[CH3(CH2)14COO]2Cd作為第一隔離層；然后再生長(zhǎng)一層二茂鐵作為磁性自由層；再在其上采用垂直提拉法制備一層脂肪酸[CH3(CH2)14COO]2Cd作為第二隔離層；最后在高真空下利用激光脈沖沉積方法依次生長(zhǎng)上部各層Co-Fe-B(4nm)/Fe-Mn(10nm)/Ni-Fe(5nm)/Cu(20nm)/Ta(5nm)。
實(shí)施例17一個(gè)磁場(chǎng)傳感器通過(guò)四個(gè)單磁阻自旋閥元件電連接于一個(gè)橋電路中組成，其中每一個(gè)單磁阻自旋閥元件的核心三層膜結(jié)構(gòu)均由“被釘扎Co-Fe磁性層/(C10H21)3NCH3Au(dmit)2LB膜隔離層/Co-Fe自由磁性層”構(gòu)成。核心結(jié)構(gòu)中磁性被釘扎層的易軸方向與自由層的易軸方向可以呈一定的夾角角度，如選擇90度。這些自旋閥元件以單板印刷術(shù)形成于同一片基上。橋電路輸入信號(hào)可采用恒流模式，橋電路輸出電壓成為磁場(chǎng)或磁場(chǎng)梯度的度量。
實(shí)施例18首先在高真空下利用磁控濺射方法依次生長(zhǎng)下部電極層和底部各層，其結(jié)構(gòu)為Ta(5nm)/Cu(20nm)/Ni-Fe(5nm)/Ir-Mn(12nm)/Co-Fe-B(4nm)；然后在超凈環(huán)境下采用垂直提拉法制備脂肪酸CF3(CF2)7(CH2)4COOH LB膜作為隔離層；最后在高真空下利用磁控濺射方法依次生長(zhǎng)上部各層Co-Fe-B(4nm)/Ni-Fe(5nm)/Cu(20nm)/Ta(5nm)。
樣品生長(zhǎng)完畢后，采用紫外曝光，配合離子束刻蝕得到尺寸為5×10平方微米大小的隧道結(jié)單元。
圖1給出了上述以LB膜為勢(shì)壘層的磁性隧道結(jié)單元在室溫下典型的磁場(chǎng)響應(yīng)曲線。室溫下在外加直流1毫伏下的隧道磁電阻(TMR)約為26.1％。磁電阻值毫不亞于通用的以Al2O3作為勢(shì)壘層的磁性隧道結(jié)單元，而且在室溫下表現(xiàn)出很小的驕頑力，可以滿足實(shí)用性的需要。
權(quán)利要求
1.一種用于磁性/非磁性/磁性多層薄膜的核心復(fù)合膜，其包括自由磁性層、隔離層和被釘扎磁性層，所述的隔離層為L(zhǎng)B膜層。
2.如權(quán)利要求1所述的用于磁性/非磁性/磁性多層薄膜的核心復(fù)合膜，其特征在于所述的自由磁性層和被釘扎磁性層均為L(zhǎng)B膜層。
3.如權(quán)利要求1所述的用于磁性/非磁性/磁性多層薄膜的核心復(fù)合膜，其特征在于所述的隔離層的LB膜層為具有絕緣的、導(dǎo)電的、或有半導(dǎo)體性質(zhì)的材料組成的有機(jī)膜。
4.如權(quán)利要求3所述的用于磁性/非磁性/磁性多層薄膜的核心復(fù)合膜，其特征在于所述的絕緣的材料包括硬脂酸、羥基二硬脂酸鐵、硬脂酸銀、硬脂酸隱花菁、硬脂酸香豆素、酸性硬脂酸鐵、十八烯酸、溴代十六烷基三甲銨；所述的絕緣的材料還包括脂肪醇CnH2n+1OH、脂肪酯CnH2n+1COOR、脂肪酰胺CnH2n+1CONH2、脂肪烷基腈CnH2n+1C≡N、或脂肪酸CF3(CF2)7(CH2)nCOOH，其中n＝2，4，或6；所述的絕緣的材料還包括簡(jiǎn)單取代芳香化合物及功能配合物，所述的簡(jiǎn)單取代芳香化合物包括對(duì)位取代的苯衍生物R-C6H6-X，其中R為C18H37，C16H33，C14H29，OC18H37，或NHC18H37；X為NH2，OH，COOH，NHNO2；所述的功能配合物包括β-二酮稀土配合物，二氮雜芴酮，8-羥基喹啉，鄰苯二腈銅，膽紅素，血紅素，和硫辛酸酯；所述的絕緣的材料還包括聚乙烯類、聚丙烯類、聚甲基丙烯脂類、聚丁二烯類、聚乙酸乙脂類在內(nèi)的兩親聚合物，或聚(3-烷基噻吩)和聚酰亞胺在內(nèi)的非兩親聚合物；所述的絕緣的材料還包括富勒烯、卟啉、或酞菁、磷脂類化合物、色素、肽和蛋白質(zhì)；所述的磷脂類化合物為磷脂酰乙醇胺或磷脂酰膽堿；所述的色素為鐵卟啉、葉綠素色素、或類胡蘿卜素；所述的其它生物分子包括紫膜和大豆磷脂。
5.如權(quán)利要求3所述的用于磁性/非磁性/磁性多層薄膜的核心復(fù)合膜，其特征在于所述的導(dǎo)電的材料包括具有兩親性質(zhì)的電荷轉(zhuǎn)移化合物、基于聚吡咯骨架的兩親共軛聚合物、聚合噻吩、或聚乙炔。
6.如權(quán)利要求5所述的用于磁性/非磁性/磁性多層薄膜的核心復(fù)合膜，其特征在于所述的具有兩親性質(zhì)的電荷轉(zhuǎn)移化合物包括四硫代富瓦烯-7，7’，8，8’-四氰基二亞甲基苯醌、(TMTSF)2(PF)2和過(guò)渡金屬配合物M(dmit)2，其中M＝Ni，Pb，Pt，Au；所述的聚合噻吩為聚3-己基噻吩或聚3-辛基噻吩。
7.如權(quán)利要求3所述的用于磁性/非磁性/磁性多層薄膜的核心復(fù)合膜，其特征在于所述的半導(dǎo)體的材料包括TiO2/熒光素、SnO2/花生酸、或摻雜ZnS。
8.如權(quán)利要求2所述的用于磁性/非磁性/磁性多層薄膜的核心復(fù)合膜，其特征在于所述的被釘扎磁性層和自由磁性層的LB膜層為有磁性的材料組成的有機(jī)膜。
9.如權(quán)利要求8所述的用于磁性/非磁性/磁性多層薄膜的核心復(fù)合膜，其特征在于所述的磁性的材料包括硬脂酸錳、二茂鐵、或γ-Fe2O3超微粉/硬脂酸。
10.權(quán)利要求1～9之一所述的用于磁性/非磁性/磁性多層薄膜的核心復(fù)合膜在磁電阻自旋閥傳感器或磁電阻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器上的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于磁性/非磁性/磁性多層薄膜的核心復(fù)合膜，包括自由磁性層、隔離層和被釘扎磁性層。該核心復(fù)合膜可以是僅隔離層為L(zhǎng)B膜層；該隔離層為具有絕緣的、導(dǎo)電的、或有半導(dǎo)體性質(zhì)的材料組成的有機(jī)LB膜。該核心復(fù)合膜也可以是所述的自由磁性層、隔離層和被釘扎磁性層均為L(zhǎng)B膜層；其中被釘扎磁性層和自由磁性層為有磁性的材料組成的有機(jī)膜。該核心復(fù)合膜可以應(yīng)用于磁電阻自旋閥傳感器上，其可構(gòu)成磁電阻自旋閥傳感器的磁感應(yīng)單元；也可用于磁電阻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器上做為記憶單元。該核心復(fù)合膜可在大面積范圍內(nèi)保持均勻性和一致性，其工藝簡(jiǎn)單、成本低廉；且利用LB有機(jī)膜替代傳統(tǒng)的隔離層和磁性層，使得器件更輕、更薄、更易加工和集成化。
文檔編號(hào)B32B7/04GK1836896SQ2005100569
公開(kāi)日2006年9月27日 申請(qǐng)日期2005年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月24日
發(fā)明者王天興, 曾中明, 杜關(guān)祥, 韓秀峰, 洪楨敏, 石高全 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院物理研究所